JP4922523B2 - ポリマー含有水性ブロスからモノマーを抽出する為の方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の分野）
本発明は、ポリマーの水性ブロスからモノマーを抽出する為の方法に関する。
（発明の背景）
懸濁重合は、一般的に、ポリ塩化ビニルを製造する為に使用される方法である。この従来の方法においては、ビニルモノマー（塩化ビニル）は水性媒体の存在下で重合され、この重合は、全ての塩化ビニルが重合する前に停止される。一般に、この重合はモノマーの量の８０〜９５％がポリマーに転化した時に停止される。その結果、この重合後に集められたポリ塩化ビニルの水性ブロスは、除去されなければならない相当量の残留ビニルモノマーを含む。
【０００２】
ポリ塩化ビニルのブロスが含む残留ビニルモノマーをそれから除去する為に特別に設計されたポリ塩化ビニルのブロスを処理する為の装置は公知である（特許文献１参照）。この従来の装置は、一連のチャンバーに分割され、そこに穿孔された水平板が積載された垂直カラムを含む。精製する為の水性ブロスを約５０℃〜１００℃の温度に予備加熱した後に、水性ブロスはカラムに導入され、それに含まれるビニルモノマーを抽出する為に不活性ガスの上昇流でフラッシュされる。
この従来の方法は、工業的には不十分である。その理由は、カラム中のブロスの流れにおいて、主として高速流の場合に乱れが観察されるからである。この乱れは、特に、このカラムへの流入に際してカラムの壁面へのブロスの噴霧を生じる事になる。これらの乱れは、ブロスの精製収率にとって有害な影響を有し、プレート及びカラムのその他の構成成分を損傷させる危険にさらすことになる。これらの乱れを解消させる為の一つの方法は、ブロスを低速流で操作し、且つカラム入口の温度を低温にする事であるが、これは低生産性をもたらす事となる。
【特許文献１】
欧州特許出願公開第７５６８８３号明細書
【０００３】
（発明の開示)
本発明は、上記の従来の装置及びその装置において行われる方法の欠点を、新規な方法及びそれを実施する為の装置を用意する事によって、その生産性を損なう事無しに解消させるものである。
従って、本発明は、ポリマーの水性ブロスからモノマーを抽出する為の方法であって、ブロスが加熱されて、次いで、カラムに導入されて不活性ガスの上昇流でフラッシュされる方法に関する。本発明によれば、ブロスが加熱された後であってカラムに導入される前に、ブロスは減圧に掛けられる。
本発明方法では、ポリマーの水性ブロスは、水中に分散した固体粒子の形態のポリマーを含む。ブロス中のポリマーの量は臨界的ではない。然しながら、ブロスの粘度は、不活性ガスの上昇流でのフラッシングが可能な範囲でなければならない。実際には、ブロス中のポリマーの量はポリマーの性質に依存し、それぞれの実状に応じて日常実験室検査で決められるべきである。例えば、懸濁重合によって得られたビニルポリマーの場合、ブロスは１５〜６０質量％のポリマーを含む。
【０００４】
ブロス中に存在するモノマーは、それからポリマーが誘導されるモノマーを本質的に含む。それは、一般的に、重合に関与しなかった残留モノマーである。ブロス中のモノマーの量は、従って、モノマーのポリマーへの転換の程度に依存する。例えば、ビニルポリマーとビニルモノマーの場合、モノマーのポリマーへの転換の程度は、通常、８０〜９５％である。
ブロスの加熱は、不活性ガス中へのモノマーの更なる抽出に役立つ。ブロスを加熱する為の最適温度は、従って、処理されるポリマーとブロスの粘度とに依存する。それは、それぞれ特定の場合において決定されるべきである。ビニルポリマーの場合、推奨される温度は５０℃〜１２０℃であり、８０℃〜１１０℃の温度が特に有利である。
【０００５】
カラムにおいては、不活性ガスの流れは、ブロス中のモノマーを連行するのに役立つ。「不活性ガス」と言う用語は、カラムにおいて広く行われている温度及び圧力条件下で、ポリマー、モノマー及び水に関して化学的に不活性であるガスを意味する。
本発明によれば、ブロスは、加熱された後で且つカラムに導入される前に、減圧に掛けられる。
「減圧」と言う用語は、ブロスと接触しているガス相の圧力の減少を意味する。これは、任意の適当な方法、例えば、ブロスを大容量チャンバーに導入する簡単な方法によって行われても良い。
【０００６】
本発明者は、加熱下において、モノマーの相当部分が揮発してブロスの上に加圧ガス相を形成する事を見出した。減圧操作は、従って、その時点でブロスが導入される、カラムにおいて広く行われている値に近い（理想的には等しい）値にその圧力を減少させてブロスからそのガス相を除去するのに役立つ。減圧の程度は、ブロスの加熱及び容量とカラムにおいて広く行われている圧力に依存し、従って、それぞれの特定の場合において決定されるべきである。
又、本発明は、本発明方法を実施する為の装置に関し、この装置は、それ自身公知の方法で、穿孔プラットホームを積載した幾つかのチャンバーに分割された垂直カラム、穿孔プラットホームの上の少なくとも一つのチャンバーにブロスを導入する為の装置、及び不活性ガスをカラムの底部に導入する為のパイプを含む。本発明によれば、ブロスをカラムに導入する為の装置は、カラムの上流にある減圧チャンバーを含む。
【０００７】
本発明の装置において、カラムは、カラムの頂部から下方へ向けて、不活性ガスの上昇流に対して向流でブロスの循環を造り出す様に設計される。この目的の為に、不活性ガスはプレート中の孔を通って垂直に循環し、プレートの下のチャンバーに落下する前にこれらのプレート上で循環するブロスの膜を通過する。本発明に特に適合されるカラムの例は、特許文献１に開示されている。この公知のカラムでは、穿孔プレートの上面は、ブロスを循環させる為の障害物を形成する為に配列されたリブを有する。カラムのチャンバーは、プレートの縁で溢流(overspill)によって連結されている。
本発明の装置では、減圧チャンバーの容量は、予備加熱されたブロスを所望の圧力にもってゆくのに十分なものでなければならない。
【０００８】
本発明の装置の一つの有利な実施態様では、減圧チャンバーは円筒状密閉容器を含み、その底部はカラム（好ましくは、カラムの最上のチャンバー）に連結されていて、その頭部空間はカラムの頭部空間と連絡している。本発明のこの実施態様は、カラム及び減圧チャンバーの圧力を平衡に保つ利点を有する。
今ここで述べられた本発明の一つの好ましい実施態様では、ブロスは、円筒状密閉容器中に接線方向に開口するパイプによって減圧チャンバーに導入される。本発明のこの変形においては、ブロスは減圧チャンバーで循環運動を受けて液相（ブロス）とガス相（揮発したモノマー）との分離を容易にする。
本発明方法及び装置は、重合からの残さであるビニルモノマーを含むポリビニルポリマーのブロスに有利に適用される。それらは、懸濁重合法によって得られるポリ塩化ビニルブロスであって、この重合からの過剰の塩化ビニルを含むブロスに最も良く適用する。
本発明の特定の特徴及び詳細は、本発明の装置の一つの特定の実施態様を略図的に表示した添付図面に従う記述から明らかになるであろう。
【０００９】
これらの図面においては、同じ参照番号が同一成分を表すのに使用される。
図１で表される装置は、水平の穿孔されたプレート６によって、積載されたチャンバー２、３、・・・・４、５の連続に分割された垂直カラム１を含む。カラムの最上のチャンバー５は、全体としての参照番号７で表示されているポリ塩化ビニルブロスを導入する為の装置と連絡している。この導入装置はヒーター８、減圧チャンバー９、ブロスをヒーターの中に導入する為のパイプ１０、ヒーター８と減圧チャンバー９とを連結する為のパイプ１１、及び減圧チャンバー９とカラム１の最上のチャンバー５とを連結する為のパイプ１２を含む。蒸気を導入する為のパイプ１３はカラム１の底部チャンバー２の中に開口し、パイプ１４はヒーター８をチャンバー３に連結する。ベント１５と１６は、それぞれに、カラム１の頂部と減圧チャンバー９の頂部に用意される。
【００１０】
カラム１に関する詳細及びその機能は特許文献１で知る事が出来る。
図２の拡大で明らかな減圧チャンバー９は、フラストコニカル体(frustoconical body)１８によって下方に伸長されている垂直円筒体１７を含む。パイプ１１（これは、ブロスを減圧チャンバー９の中に導入するのに役立つ）は、円筒体１７の中に、その壁に対して接線方向に開口している。パイプ１２は、フラストコニカル体１８の基底とカラム１のチャンバー５の底部に開口する。パイプ１２とフラストコニカル体１８との連結は、伸縮継手２４を含む。ベント１６は、カラム１と減圧チャンバー９における圧力を平衡に保つ為にカラム１の最上のチャンバー５の頭部空間に連結される。
【００１１】
図１と２の装置は、懸濁重合法によって得られるポリ塩化ビニルブロスの処理に特に適合される。これらのブロスは、重合からの残さである塩化ビニルで汚染されている。この装置のこの特別の用途においては、重合から得られたポリ塩化ビニルブロスは導入パイプ１０を介してヒーター８に導入される。ヒーター８において、ブロスは、ブロスが含む塩化ビニルモノマーの画分を揮発させて圧力を上昇させる効果を持つ約１００℃の温度に加熱される。加圧下の温ブロスは、パイプ１１を介してヒーター８から減圧チャンバー９に移される。チャンバー９に入る事によって、ブロスは減圧を受けて、塩化ビニルを含むガス相を放出する。減圧チャンバーはサイクロン方式で機能し、ブロスはそこにおいて、ガス相と液相の分離を促進し且つ加速する環状循環に掛けられる。液相はフラストコニカル体１８の底部に落ち、そこから、連結パイプ１２を介してカラム１の最上のチャンバー５の中に入る。ガス相は、ベント１６を介して円筒体１７の頂部から逃げて、カラム１の最上のチャンバー５の頭部空間に入る。
【００１２】
カラム１の最上のチャンバー５では、ブロスはプレート６の上に落下し、ここでブロスは、カラムの下のチャンバー４のプレート６に達する為にブロスがその中に入る溢流２０に到達する前に、リブ１９のネットワークによって形成された障害物中で循環する。ブロスは、この方法で、カラムの中をチャンバー３の範囲まで徐々に下降する。ブロスは、カラムの中で上から下に向けて循環しながら、パイプ１３を介してカラムの底部に導入される蒸気の上昇流でフラッシュされる。蒸気流でブロスをフラッシングする事によって、ブロス中に存在する塩化ビニルが抽出され、カラムの頂部に連行される。塩化ビニルを含む蒸気は、ベント１５を介してカラム１の頭部空間から除去される。チャンバー３に達したブロスは、塩化ビニルを殆ど含まずホットである。このブロスは、抜き取りパイプ１４を介してカラム１から除去され、パイプ１０を介してその中に入るブロスを加熱する為にその実質的な熱が使用されるヒーター８の中に導入される。ヒーター８で冷却したブロスは、抽出パイプ２１を介してこのヒーターを出る。
【００１３】
カラム１におけるブロスの循環と処理に関する詳細は、特許文献１で知る事が出来る。
図３は、図１と２の装置の一つの有利な実施態様の変形の構造的細部を示す。本発明のこの変形においては、カラムの二つの連続チャンバー５と４を連結する溢流２０は管を含み、管の頂部２２はチャンバー４と５を分離している穿孔プレートを貫通し、管の底部２３は、チャンバー４の内側の穿孔プレートの近くに開口する。頂部２２の断面は実質的に環状であり、一方、底部２３の断面は長く伸びている。更に、底部２３の断面は頂部２２の断面よりも大きく、ブロスが管２０において受ける圧力損失を補っている。これら二つの断面の比は、例えば、１．５〜３である。図３の実施態様の変形はカラム中のブロスの循環速度を均一にする利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の装置の一つの特定の実施態様の立面配列である。
【図２】 拡大した図１の装置の詳細を示す。
【図３】 それぞれに、ＩＩＩ_A−ＩＩＩ_A面とＩＩＩ_B−ＩＩＩ_B面に沿った断面での図２の詳細を示す。

Claims (10)

1. ポリマーの水性ブロスからモノマーを抽出する為の方法であって、ブロスが加熱され、次いで、カラムに導入されて、ポリマーに関して化学的に不活性であるガスの上昇流でフラッシュされる方法において、ブロスが、加熱された後であってカラムに導入される前に減圧に掛けられ、該減圧が、ブロスと接触しているガス相の圧力を、ブロス導入時点でのカラム内の圧力と等しい値へと減少させることによって行われる事を特徴とする方法。
2. 不活性ガスが蒸気を含む、請求項１に記載の方法。
3. ポリマーがビニルポリマーを含み、モノマーがビニルモノマーを含む、請求項１又は２に記載の方法。
4. ビニルポリマーブロスが、懸濁液中のビニルモノマーの重合によって得られる、請求項３に記載の方法。
5. ブロスが８０℃〜１１０℃の温度に加熱される、請求項３又は４に記載の方法。
6. 請求項１に記載の方法にしたがいポリマーのブロスからモノマーを抽出する為の装置であって、穿孔プラットフォーム６を積載した幾つかのチャンバー２〜５に分割された垂直カラム１、穿孔プラットフォームの上の少なくとも一つのチャンバーにブロスを導入する為の装置７、及び不活性ガス１３をカラムの底部に導入する為のパイプを含む装置において、ブロスをカラムに導入する為の装置７がカラムの上流にある減圧チャンバー９を含む事を特徴とする装置。
7. 減圧チャンバーが円筒状閉鎖容器１７を含み、その底部がカラムの最上のチャンバーに連結され、その頭部空間がカラムの頭部空間と連絡している、請求項６に記載の装置。
8. ブロスを減圧チャンバーに導入する為のパイプ１１が、減圧チャンバーの円筒状閉鎖容器１７の中に接線方向に開口している、請求項７に記載の装置。
9. カラムの一つのチャンバーからカラムの直下のチャンバーへのブロスの溢流２０が管を含み、管の頂部２２がカラムの前記チャンバーを分離しているプレートを貫通していて、管の底部２３が前記直下のチャンバーの下のプレートの上に開口し、且つ、前記管の底部２３の断面が前記管の頂部２２の断面よりも大きい、請求項６〜８の何れか一項に記載の装置。
10. 管の前記二つの断面の比が１．５〜３である、請求項９に記載の装置。

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